LTE发射机ACLR性能测量的方法与挑战

2013-10-09 13:24:58来源: 21ic
现代无线服务提供商正致力于不断扩大带宽,为更多用户提供互联网协议(IP)服务。长期演进技术(LTE)是对当前部署的3GPP网络进行增强并创造更多更重要应用的新一代蜂窝技术。LTE的体系结构复杂同时还在不断演进当中,这为网络和用户设备的设计与测试带来了新的挑战。其中,在空中接口上的一个关键挑战就是如何在信号传输过程中进行功率管理。

在LTE等数字通信系统中,发射信号泄漏到邻近信道的功率可能会对邻近信道中的信号传输产生干扰,进而影响系统性能。相邻信道泄漏功率比(ACLR)测试可以验证系统发射机的工作性能是否符合规定的限制。鉴于LTE技术的复杂性,快速和精确地执行这种关键测试对于测试人员来说充满挑战性。装有LTE特定信号生成软件的信号发生器、装有LTE特定测量软件的现代化信号分析仪,以及针对该分析仪优化的方法,可以帮助测试人员战胜这一挑战。

LTE发射机设计的复杂问题

由于LTE性能目标设立得非常高,工程师们必须精心地进行设计折中,以便在无线发射机链路的各个关键部分实现最佳平衡。LTE发射机设计的一个重要方面是最大限度减少无效发射,特别是可能在任何频率上产生的杂散发射。虽然LTE类似于其它无线系统,但由于在频段边缘发射信号必须符合严格的功率泄露要求,因此还是遇到了挑战,。LTE支持最大20 MHz的信道带宽,但许多频段太窄,无法支持太多的信道,因此大部分LTE信道都处于频段的边缘。

控制发射机在频段边缘的性能需要设计滤波功能,以便在不影响信道内性能的情况下滤除带外发射。诸如成本、功率效率、物理体积以及在发射机方框图中的位置等指标也都是重要的考虑因素。最后,LTE发射机必须满足针对无效发射的所有指定限制,包括对泄露到邻近信道的功率量(ACLR)的限制。

了解ACLR测试要求

ACLR是LTE射频发射机一致性测试中的一个重要的发射机特性。这些测试的目的是验证被测件是否达到了基站(eNB)和用户设备(UE)中的最低要求。大部分针对带外发射的LTE 一致性测试在定义和目的上与针对WCDMA的一致性测试类似。但是WCDMA指定了使用根升余弦(RRC)滤波器进行发射机测量,而标准并没有为LTE定义等效的滤波器。因此,LTE发射机测试可以使用不同的滤波器来优化信道带内性能,改善误差矢量幅度;优化信道带外性能,获得更出色的邻近信道功率特征。

鉴于在测试发射机性能中可以使用的复杂发射机有很多配置,LTE指定了一系列下行链路信号配置来测试eNB。这些配置称为E-UTRA测试模型(E-TM)。它们可分为三大类:E-TM1、E-TM2和E-TM3。第一类和第三类可再细分为E-TM1.1、E-TM1.2、E-TM3.1、E-TM3.2 和 E-TM3.3。注:E-UTRA中的“E”源自“enhanced(增强型)”,指LTE UMTS陆地无线接入;而单独的UTRA是指WCDMA。

ACLR测试要求根据发射机测试是在UE还是在eNB上进行会有所不同。在UE上进行的ACLR测试不像在eNB上进行那样要求严格。发射机测试使用规定用于eNB接收机测试的参考测量信道(RMC)来执行。

3GPP LTE规范关于ACLR的定义是,以指定信道频率为中心的滤波后平均功率与以邻近信道频率为中心的滤波后平均功率之比。eNB的最低ACLR一致性要求分为两种情景指定:相同带宽的邻近E-UTRA信道载波(E-UTRAACLR1);UTRA邻近和相间信道载波(分别是UTRAACLR1和UTRAACLR2)。

针对E-UTRA和UTRA邻近信道规定了不同的限制和测量滤波器,用于成对频谱(FDD)和非成对频谱(TDD)工作。E-UTRA信道使用平方测量滤波器进行测量,而UTRA信道使用滚降因子为0.22、带宽等于码片速率的RRC滤波器进行测量。

战胜ACLR测量挑战

鉴于LTE技术的复杂性和用于测试发射机性能的发射机配置复杂性,符合标准的频谱测量(例如ACLR)可能非常繁琐。幸运的是,先进的信号测量工具的出现使工程师们能够快速、精确地进行这些LTE测量。功率测量(包括ACLR)通常使用频谱分析仪或信号分析仪来进行,该测量使用的测试信号则利用信号发生器生成。

为了更好地说明如何使用这些仪器,请设想以下情景:根据规范,载波频率必须设置在被测基站所支持的频段内,按照成对频谱FDD工作或非成对频谱TDD工作时的规定,通过测量信道频率两侧一定频偏的ACLR。首先使用E-TM1.1发射信号进行测试,其中所有PDSCH资源块都具有相同的功率。然后使用E-TM1.2信号(增加和减少功率)进行测试。E-TM1.2配置非常有用,因为它能够仿真多个用户(其设备工作在不同功率上)。这一情景的结果是波峰因数更高,导致在不产生额外无效频谱内容(例如ACLR)的情况下放大信号变得更困难。

本例中,Agilent支持LTE的Signal Studio与Agilent MXG信号发生器相连,生成频率设为2.11GHz且符合标准的E-TM1.2测试信号。输出信号幅度——决定ACLR性能的重要考虑因素——设为-10dBm。在从1.4到20MHz的带宽范围内选择5MHz信道带宽。

图1为已选定传输信道(Transport Channel)的eNB设置。底部为测试信号的资源分配块图。信道1和2是要进行测量的信道,它们共享下行链路。
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关键字:LTE发射机  ACLR  性能测量

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2013/1009/article_7904.html
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